Раздел V Возникновение и эволюция жизни

57. Многогранность живого

Предбиологические структуры, представляющие собой ги­гантские органические макромолекулы, являются пределом химической эволюции вещества. Следующий и принципи­ально иной уровень сложности в организации материи по срав­нению с атомарно-молекулярным уровнем — это живая ма­терия, живая природа. Жизнь во всех ее формах является объектом биологии, поэтому, имея в виду все живое, можно говорить о биологическом уровне организации материи.

Живая природа (коротко — жизнь) — это такая форма орга­низации материи на уровне макромира, которая резко отли­чается от других форм сразу многими признаками. Каждый из этих признаков может служить для разграничения живой и неживой природы, а соответственно — основой для оп­ределения, что есть жизнь. Существенными оказываются все эти признаки. Ни одним из них нельзя пренебречь.

Прежде всего, любой живой объект является системой — совокупностью взаимодействующих элементов, которая обладает свойствами, отсутствующими у элементов, образующих этот объект. Для последующего анализа живого воспользуемся определением жизни, которое дал академик М.В. Волькенштейн: «Жизнь есть форма существования макроскопических гетеро­генных открытых сильнонеравновесных систем, способных к самоорганизации и самовоспроизведению». Рассмотрим отдель­ные положения этой формулировки.

Микроскопичность живого означает, что любой живой орга­низм, начиная с бактерии, или же его самостоятельно функ­ционирующая подсистема должны содержать большое число атомов. Иначе упорядоченность, необходимая для жизни, разрушилась бы флуктуациями.

Гетерогенность означает, что организм образован из мно­жества различных веществ.

Открытость живой системы проявляется в непрерывном обмене энергией и веществом с окружающей средой. Само организация возможна лишь в открытых сильнонеравновесных системах.

Помимо отмеченных ключевых особенностей живых систем следует указать на другие важные свойства живых организмов.

Сходство химического состава всех живых организмов. Эле­ментный состав живого определяется главным образом шестью элементами: кислород, углерод, водород, азот, сера, фосфор. Кроме того, живые системы содержат совокупность сложных биополимеров, которые для неживых систем не ха­рактерны (белки, нуклеиновые кислоты, ферменты и др.).

Живые системы существуют конечное время. Свойство са­мовоспроизведения сохраняет биологические виды. Ко­нечность живых систем создает условия их сменяемости и совершенствования.

Свойство всего живого — раздражимость — проявляется в виде реакции живой системы на информацию, воздействие извне.

Живая система обладает дискретностью ~ состоит из от­дельных (дискретных) элементов, взаимодействующих меж­ду собой. Каждый из них также является живой системой. Наряду с дискретностью живой системе присуще свойство цельности — все ее элементы функционируют только благо­даря функционированию системы в целом.

58. Триединство концептуальных уровней познания в современной биологии

Биологию можно определить как науку о живом, о строе­нии живой материи и процессах с ее участием, формах и раз­витии живого, о распространении живых организмов и их при­родных сообществ, взаимосвязях живой и неживой природы. Одна из особенностей биологии связана с тремя концепту­альными уровнями биологического знания. Сосуществуют одновременнотри «образа» биологии: описательно-нату­ралистическая (иное название — традиционная) биология, физико-химическая биология и эволюционная биология.

Традиционная биология имеет самую долгую историю. Ее метод — тщательное наблюдение и описание явлений приро­ды, а главная задача — их классифицирование. Эту задачу выполняет биологическая систематика. В рамках система­тики биологические объекты объединяют в группы (таксоны). Группировка возможна по различным принципам. Ис­кусственная классификация проводится на основе легко об­наруживаемых признаков (так, возможна классификация по месту обитания). Естественная классификация использует более содержательные критерии, например, эволюционные связи биологических объектов, в основе которых лежит об­щее историческое происхождение. Объектом изучения традици­онной биологии была и остается живая природа в ее естественном состоянии и нерасчлененной целостности.

Физико-химическая биология сформировалась благодаря эк­спериментальным тенденциям, существовавшим в науке из­давна (поэтому иногда это направление именуют еще и экспериментальной биологией). В настоящее время методами экс­периментальной биологии исследуется молекулярный уровень живого, а также структура и функции живых систем на всех остальных уровнях организации. В арсенале современной экс пери ментальной биологии метод изотопных индикаторов, ме­тоды рентгеноструктурного анализа и электронной микроско­пии, ультразвуковое зондирование, высокочувствительные методы электромагнитных измерений и др. Развитие физико-химического направления биологии объективно способство­вало тесному взаимодействию естественных наук, формированию целостной современной естественнонаучной картины мира. Следует отметить также большое прикладное значение физико-химической биологии как основы многих новейших направлений медицины.

Эволюционная биология. С того времени, как в биологии было в полной мере осознано неотъемлемое и наиболее ха­рактерное свойство живого — его способность развиваться и совершенствоваться, концепция эволюции получила в ней са­мостоятельное значение и обусловила формирование отдель­ного направления — эволюционной биологии. Ее истоки лежат в традиционной биологии. Ч. Дарвин создал теорию есте­ственного отбора, будучи типичным натуралистом. Учение Дарвина — плод пристальных наблюдений над живой приро­дой в самых разных формах ее проявления. Достижения в об­ласти традиционной и физико-химической биологии ничего не изменили в логике теории естественного отбора, однако привели к гигантскому обогащению ее предметного содержа­ния. Это в конечном итоге и привело к формированию эволю­ционной биологии. Современная эволюционная биология имеет задачей последовательное развитие представлений об увеличе­нии многообразия и сложности живого, включая раскрытие де­талей механизма эволюции и научное решение проблемы про­исхождения жизни.

Многообразные знания о живой природе плохо поддаются формализации и формулированию на их основе постулатов и обобщений, которые могли бы послужить базой для всеохва­тывающего теоретического знания о живом. На сегодняшний день теоретическая биология только формируется. Главная проблема будущей теоретической биологии — создание еди­ной теории живого.